基于CAN接口的高精度多路数据采集系统的研制

摘要

论文利用单片机技术、信号变送技术、大电流变换技术、虚拟仪器技术以及CAN总线设计了一种新型数据采集系统。该系统能够实现对多路宽范围的电压、电流以及频率、温度的直接测量，并提供多路宽电压范围的D/A输出，可以用于多种工程测量。 系统以C8051F350单片机为核心控制器，实现了多路模拟输入通道为16位，输出通道为8位的有效值精度。文中设计了能够直接测量市电的交流前置变送电路、直流变送电路，提供频率和温度测量接口，利用相敏检波技术实现了对交流信号的测量。本系统输出通道还提供包含功率驱动功能的多路模拟量输出，设计了基于CAN总线的通信网络接口。本文完成了硬件电路的设计、调试和单片机应用软件的开发。 论文介绍的系统由采集模块与上位计算机构成。下位单片机程序涉及数据采集、参数的标准化处理、统计运算、模拟量输出控制、通信接口等；上位机以LabWindows/CV16.0为开发平台，具有良好的人机界面，借助于计算机完成实验过程数据实时记录、保存和数据报表打印，实现全程自动采集和数据处理过程。 实验室测试和用户实际使用表明，该数据采集系统的各项技术指标达到了规定的精度和速度要求，目前已应用于航空陀螺仪的性能检测。交付用户现场使用半年来，系统性能运行稳定。

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声明

1绪论

1.1本课题的研究背景

1.2国内外数据采集系统的发展现状及趋势

1.3本课题研究的目的和意义

1.4本课题的主要工作

2系统的总体设计

2.1系统的技术要求和技术指标

2.2核心控制芯片的选择

2.3系统硬件的整体设计

2.3.1系统硬件各模块功能概述

2.3.2系统软件的整体设计

3系统各部分具体电路设计及工作原理

3.1 C8051F350单片机功能介绍

3.2系统电源电路设计

3.3前置变送电路设计

3.3.1交流电压的相敏检波电路

3.3.2直流电压幅值调整滤波电路

3.3.3直流电流采集变送电路

3.3.4交流电流采集变送电路

3.3.5频率测量电路设计

3.3.6温度测量

3.3.7模数转换电路

3.3.8 D/A转换电路

3.3.9系统时钟选择及电路设计

3.3.10数据通信电路设计

3.3.11系统抗干扰设计

3.3.12接线说明

4系统软件设计

4.1下位机程序设计

4.1.1系统初始化程序

4.1.2数据通讯及命令字格式

4.2上位机程序设计

4.2.1虚拟仪器概述

4.2.2 Lab Windows/CVI软件介绍

4.2.3虚拟仪器串口通信模块的设计

4.2.4数据存储模块的设计

4.2.5电压系数的标定

4.2.6电流系数的标定

4.2.7实验数据报表的制作

4.2.8利用动态数据交换技术(DDE)制作报表

4.2.9上位机软件设计特点

5数据采集及数据分析

5.1交流电压数据采集及数据分析

5.2直流电压数据采集及数据分析

6结论

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

附 录